光电式传感器
光电式传感器
-20 ºC 3.0 4.0 λ/μm
21
常用光敏电阻旳性能参数
给出常用国产MG型光敏电阻旳性能参数
表2.5（1）
常用旳光敏电阻器型号有密封型旳MG41、MG42、MG43和非密封型旳MG45（售22价便 宜）。它们旳额定功率均在200mW下列。
② 光敏晶体管
广泛应用于光纤通信、红外线遥控器、光电耦合器、控制伺服电 机转速旳检测、光电读出装置等场合。
根据能量守恒定理
h
1 2
m02
A
式中 m—电子质量；v0—电子逸出速度。 h—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光旳频率（s-1）
该方程称为爱因斯坦光电效应方程。
可见：光电子能否产生，取决于光子旳能量是否不小于该物体旳表面逸出功。
h A
hc A
1.239 A
m
0
即入射光波长不大于波长限
光敏二（三）极管存在一种最佳敏捷度旳峰值波长。当入射光旳波长增长时， 相对敏捷度要下降。因为光子能量太小，不足以激发电子空穴对。当入射光旳 波长缩短时，相对敏捷度也下降，这是因为光子在半导体表面附近就被吸收， 而且在表面激发旳电子空穴对不能到达PN结，因而使相对敏捷度下降。01.239 A Nhomakorabeam
时才干产生外光电效应 6
光电管
光电管是装有光阴极和阳极旳真空玻璃管，其阴极受到合适旳光照后发 射光电子，这些光电子被具有一定电位旳阳极吸引，并在管内形成空间 电子流，称为光电流。 此时若光强增大，轰击阴极旳光子数增多，单位时间内发射旳光电子数 也就增多，光电流变大。 在光电管旳外电路上接合适电阻，电阻上旳电压降将和管内空间电流成 正比，或与照射到光电管阴极上旳光有函数关系，从而实现光电转换。
光电式测速传感器-全球百科
光电式测速传感器-全球百科
光电式测速传感器是应用最广、转速计量人员比较熟悉的一种类型。
它输出低于电源电压约1V的矩形没电脉冲，频率范围有几千至几十kHz，不同的设计其性能差异较大。
转速测量仪配套的光电传感器，大都采用了半导体激光组件，不同产品大都采用专用配套传感器，工业生产中采用的光电式接近开关，也可用于测速，但其精度较低、量程较小，主要用于检测物料接近规定位移位置。
在此，对它们的工作原理和性能、不作介绍。
需要提示的是，转速二次仪表配套使用的光电式传感器可能与实验室和便携式测速仪的光电传感器在外形结构上有较大差别，可能是一种尺寸较大的螺杆式光电接近开关。
应遵照使用说明书的要求安装使用。
光电式转速传感器的原理
光电式转速传感器的原理光电式转速传感器是一种通过光电效应原理来测量物体转速的传感器。
它由发光器和接收器组成，发光器发射脉冲光束，经过旋转物体反射，最终由接收器接收。
光电式转速传感器的原理主要是利用发光二极管（LED）发射的光束，经过物体反射后，再由光敏电阻器（光敏电阻器具有对光强变化敏感的特性）接收，从而实现通过光的变化来测量物体转速的功能。
具体来说，以下是光电式转速传感器的工作原理。
首先，光电式转速传感器中的发光器会发射出脉冲光束。
该光束照射到旋转物体上，然后被反射回传感器。
其次，接收器中的光敏电阻器会根据光强的变化而产生电压信号。
这个电压信号的数量和变化频率与物体的转速有关。
最后，这个电压信号会被转换成数字信号，然后通过输出接口传递给上位机或者其他控制系统进行相应的处理。
在实际应用中，光电式转速传感器通常需要配合目标标记来使用，目标标记是固定在旋转物体上的一块特殊材料。
目标标记正常情况下是高反射的，而在标记上有一些带有特殊颜色或纹理的区域，这些区域会出现在旋转物体通过光电式转速传感器时。
当光束照射到这些特殊区域时，反射光的强度会发生明显的变化，从而使光敏电阻器产生电流的变化。
通过测量光敏电阻器的电流变化，可以确定旋转物体的转速。
因为光敏电阻器对光强具有很高的敏感性，所以即使在光强非常低的情况下，光电式转速传感器也能够正常工作。
而且，由于传感器通过光信号进行测量和传输，所以不会受到电磁干扰的影响。
总之，光电式转速传感器利用光电效应原理来测量物体转速。
通过发射脉冲光束、接收旋转物体反射的光束，并通过光敏电阻器测量电流变化，最终实现对转速的测量。
这种传感器具有精度高、可靠性好、抗干扰能力强等优势，在工业生产中有着广泛的应用。
《光电式传感器》课件
光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词：光电式传感器有多种分类方式，如按工作方式可分为直接转换 型和间接转换型，按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述：根据工作方式的不同，光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效 应直接将光信号转换为电信号，如光电管、光电倍增管等；而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电 信号，如光电池、光电晶体管等。此外，根据输出信号的不同，光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟 输出型传感器输出连续变化的电信号，如光电管和光电池；数字输出型传感器则输出离散的电信号，如光电码盘和光电 开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来，需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究，推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域，如物理学、化学、生物学等。未来
，需要加强交叉学科的融合发展，推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输，不易 受到电磁干扰的影响，具有较好的抗干扰 能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响 ，特别是在室外或者强光环境下，测 量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的 光学元件和电子元件，导致其成本较 高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测 器，以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器 》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01
光电传感器的原理、功能特点等应用
光电传感器的原理、功能特点等应用光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。
光电传感器一般由处理通路和处理元件两部分组成。
其基本原理是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。
其工作原理基于光电效应。
光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。
光电效应是指用光照射某一物体，可以看作是一连串带有一定能量为的光子轰击在这个物体上，此时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。
光电传感器因为采用光学原理，因此其采集结果更精准、快速。
特点：光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（可见及紫外镭射光）转变成为电信号的器件。
光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。
它可用于检测直接引起光量变化的非电物理量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。
光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此应用广泛。
工作原理：由光通量对光电元件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电元件(光学测控系统)输出量性质可分二类，即模拟式光电传感器和脉冲(开关)式光电传感器。
模拟式光电传感器是将被测量转换光电式传感器分类：⑴反光板型光电开关把发光器和收光器装入同一个装置内，在前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用，称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。
正常情况下，发光器发出的光源被反光板反射回来再被收光器收到;一旦被检测物挡住光路，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。
光电式传感器
光电式传感器光电式传感器是一种通过光信号来检测物体的位置、形状和颜色等信息的传感器。
它主要由光电元件、放大器电路、信号处理电路和输出电路等组成，可广泛应用于机器人、自动化生产线、计量仪器、安防监控等领域。
工作原理光电式传感器的主要工作原理是利用光电元件对物体反射和透射的光信号进行检测。
它通过发射一束光线照射到被探测物体上，然后检测被反射和透射的光线的强度、频率、相位等参数来确定被探测物体的存在和状态。
光电元件一般采用光电二极管、光敏电阻、光电管、光电晶体管等，而光线的发射和收集一般通过透镜、光纤和反光镜等实现。
分类及应用根据不同的工作原理和应用场景，光电式传感器可以分为多种类型。
其中比较常见的有：接近式光电传感器接近式光电传感器是一种最常用、最简单的光电式传感器。
它主要通过发射一束红外线照射到被测物体上，然后检测透射回来的光线的强度变化来判断被测物体是否存在。
接近式光电传感器广泛应用于人体检测、自动门、安全门和计量系统等方面。
光电开关光电开关是一种通过光电元件来检测、开关电路的传感器。
它主要通过发射一束光线来检测物体的存在和位置等信号，然后将信号（一般为0和1）传递给输出模块，以实现开闭等控制功能。
光电开关广泛应用于自动化生产线、安全门、包装机械、自动售货机等领域。
光电码盘光电码盘是一种通过光学编码来进行位置检测的传感器。
它主要通过在码盘的表面上覆盖光学码来检测旋转物体的位置、角度、方向等信息。
光电码盘广泛应用于电机控制、机器人、航空航天、导航和工业自动化等领域。
处理技术光电式传感器的检测精度和稳定性直接关系到其应用效果和可靠性。
因此，传感器制造商一直致力于探索改进传感器的处理技术。
目前，主要的处理技术包括增益调整、滤波、线性化、自动校正等。
其中增益调整是通过调整放大器的增益来提高传感器的灵敏度和稳定性，滤波则是通过滤除噪音信号来提高传感器的检测精度。
而线性化和自动校正则是通过将传感器输出信号进行线性化处理和自动调整校准，来提高传感器的可靠性和准确性。
光电式速度传感器工作原理
光电式速度传感器工作原理光电式速度传感器（Optical Speed Sensor），是一种通过光电转换原理，将物体运动的速度转换成电信号输出的传感器。
该传感器常用于工业生产中对物体的速度检测和控制。
一、工作原理光电式速度传感器的工作原理基于光电转换技术，该技术被广泛应用于光电测量、光电检测和自动化测量方面。
具体来说，该传感器是由光电发生器、滤光片、谐振电路和放大电路组成的。
当物体运动时，它的表面会通过传感器的光电发生器上的凸台或凹槽，产生一个光电信号。
该信号经过滤光片过滤后，通过谐振电路进行放大，并被放大电路处理，最终输出为数字信号。
速度传感器的输出信号频率与物体运动的速度成正比，因此可以通过读取输出信号的频率，进行速度的测量和控制。
二、特点1. 高精度: 光电式速度传感器具有高精度的测量能力，可以快速准确地测量物体的速度，特别是对于高速运动的物体，能够准确地检测其速度和方向。
2. 宽测量范围：该传感器可以测量很大的速度范围，从几厘米每秒到几百米每秒不等。
这让它成为适用于不同工业应用的理想工具，且该传感器还可以应用于高温、低温、高湿度和具有腐蚀性的环境中。
3. 高稳定性: 该传感器具有较高的稳定性，可以在长时间使用过程中保持高精度和可靠性。
传感器的输出信号具有良好的线性特性，可以有效地消除测量误差。
反应速度快：光电式速度传感器响应时间很短，能够在很短时间内检测物体的速度变化，并可以提供及时的反馈。
三、应用光电式速度传感器广泛应用于控制和测量领域，其主要应用领域包括：1. 机械工业：用于机器生产线上的物体的速度和位置控制；2. 轨道交通：用于测量电车、地铁等列车的速度和位置；3. 航空航天：用于测量飞行器的速度和位置；4. 安防领域：用于测量和监控交通工具、航空器、船只等在运行过程中的速度和方向。
四、总结光电式速度传感器是一种精度高、测量范围宽、稳定性强，反应速度快的传感器，其工作原理基于光电转换技术。
光电传感器
光电传感器光电传感器是采纳光电元件作为检测元件的传感器。
它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。
光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分构成。
目录光电传感器的进展方向分类原理概述光电传感器的进展方向生产的进展方向（1）使光电传感器从理论讨论向生产一条龙的产业化模式快速进展，走自主创新和国际合作相结合的跨越式进展道路，使我国成为世界传感器的生产大国；（2）光电传感器产品结构全面、协调、持续进展。
产品品种要向高技术、高附加值倾斜，尤其要填补“空白”品种；（3）生产格局向化进展。
即生产传感器门类少而精，且专门生产某一应用领域需要的某一类传感器系列产品，以获得较高的市场占有率，各传感器企业的化合作生产；（4）光电传感器大生产技术向自动化进展。
光电传感器的门类、品种繁多，所用的敏感材料各异，决议了传感器制造技术的多样性和多而杂性。
纵观当前光电传感器工艺线的概况，多数工艺已实现单机自动化，但距离生产过程全自动化尚存在诸多困难，有待今后广泛采纳CAD、CAM及先进的自动打扮备和工业机器人予以突破；（5）企业的重点技术改造应加强从倚靠引进技术向引进技术的消化汲取与自主创新的方向转移；（6）企业经营要加快从国内市场为主向国内与国外两个市场相结合的国际化方向跨越进展；（7）企业结构将向“大、中、小并举”“集团化、化生产共存”的格局进展。
[1]讨论的进展方向光电传感及其相关技术的快速进展，充足了各类掌控装置及系统的更高要求，使得各领域的自动化程度越来越高，同时间电传感器的紧要性不断提高。
目前，光电传感器讨论的重要方向是：（1）多用途。
即一种光电传感器不仅能针对一种物理量，而且能够对多种物理量进行同时测量；（2）新型传感材料、传感技术等的开发；（3）在恶劣条件下（高温、高压等）低成本传感器（连接、安装等）的开发和应用；（4）光电传感器与其它微技术结合的微光学技术的进展。
光电传感器简介
光电传感器简介一.光电传感器简介光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。
光电传感器光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。
它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。
光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。
新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。
光电管及其基本特性(1)结构与工作原理光电管有真空光电管和充气光电管两类。
两者结构相似，如图所示。
它们由一个阴极和一个阳极构成，并且密封在一只真空玻璃管内。
阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料。
阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的中央。
当光照在阴极上时，中央阳极可收集从阴极上逸出的电子，在外电场作用下形成电流I。
(2)主要性能1)光电管的伏安特性在一定的光照射下，对光电器件的阳极所加电压与阳极所产生的电流之间的关系称为光电管的伏安特性。
2)光电管的光照特性当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特性。
光照特性曲线的斜率（光电流与入射光光通量之比）称为光电管的灵敏度。
二、光电传感器的原理光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。
光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路，发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。
光电传感器工作原理
光电传感器工作原理光电传感器是一种能够将光信号转化为电信号的装置，广泛应用于光电检测、光电测量、光电控制等领域。
它通过感知光的强度、颜色、位置等特征，将光信号转化为电信号，从而实现对光信号的检测和测量。
一、光电传感器的基本原理光电传感器的基本原理是光电效应。
光电效应是指当光照射到某些物质表面时，会引起电子的发射或电子的吸收，从而产生电流或电压。
光电传感器利用光电效应实现光信号到电信号的转换。
光电传感器通常由光源、光电转换器和信号处理电路组成。
光源发出光线，光线经过光电转换器后，产生电信号，信号处理电路对电信号进行放大、滤波等处理，最终输出可用的电信号。
二、光电传感器的工作原理光电传感器的工作原理主要有光电导、光电二极管和光电三极管等。
1. 光电导式传感器：光电导式传感器是利用光电导效应工作的传感器。
光电导效应是指当光照射到光电导材料上时，光子能量被吸收并转化为电子能量，电子在材料中传导形成电流。
光电导式传感器通常由光源、光电导材料和电流检测电路组成。
光源发出光线，光线照射到光电导材料上，产生电流，电流检测电路对电流进行检测和处理。
2. 光电二极管式传感器：光电二极管式传感器是利用光电二极管工作的传感器。
光电二极管是一种具有光电效应的二极管，当光照射到光电二极管的PN结上时，会产生电流。
光电二极管式传感器通常由光源、光电二极管和电流检测电路组成。
光源发出光线，光线照射到光电二极管的PN结上，产生电流，电流检测电路对电流进行检测和处理。
3. 光电三极管式传感器：光电三极管式传感器是利用光电三极管工作的传感器。
光电三极管是一种具有光电效应的三极管，当光照射到光电三极管的发射区时，会产生电流。
光电三极管式传感器通常由光源、光电三极管和电流检测电路组成。
光源发出光线，光线照射到光电三极管的发射区，产生电流，电流检测电路对电流进行检测和处理。
三、光电传感器的应用领域光电传感器广泛应用于工业自动化、机器人、安防监控、医疗设备、光电测量、光电控制等领域。
光电式传感器的原理和应用
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(5) 频率特性
当光敏电阻受到脉冲光照时，光电流要经过一段 时间才能达到稳态值，光照突然消失时，光电流 也不立刻为零，这说明光敏电阻有时延特性。由 于不同材料的光敏电阻时延特性不同，所以它们 的频率特性也不相同。
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光敏电阻的频率特性
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(6) 温度特性
硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲线，从图中可以看出， 它的峰值随着温度上升向波长短的方向移动。因此，在 使用光敏电阻检测时为了能接受远红外光，或为了提高 灵敏度，要采取控制温度的措施。
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(1) 暗电阻，暗电流
若将光敏电阻置于无光照的黑暗条件下， 测得光敏电阻的阻值称为暗电阻，这时， 在给定工作电压下测得光敏电阻中的电流 值称为暗电流。
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(2) 亮电阻、光电流
光敏电阻在光照下，测得的光敏电阻的阻 值称为亮电阻，亮电阻一般在几千欧姆。 这时在工作电压下测得的电流为亮电流。 亮电流和暗电流之差称为光电阻的光电流 IФ
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5.2.2 码盘和码制
编码器有两种：增量编码器和绝对编码器
接触式编码盘示意图
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二进制码、十进制码与循环码对照表
角度
0 1α 2α 3α 4α 5α 6α 7α 8α 9α 5α 11α 12α 13α 14α 15α
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电刷位置
a b c d e f g h i j k l m n o p
若调制盘上开有z个缺口,测量计数时间为t(s),被测转 速为n(r/min)，则此时得到的计数值c为：
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(4)烟尘浊度连续监测仪
光电式传感器工作原理
光电式传感器工作原理一、光电效应光电效应是指当光照射到金属或半导体上时，会使其发生电子的光电发射或电子的能级跃迁等现象。
利用光电效应可以实现光电传感器的灵敏检测和测量。
1.光电发射效应光电发射效应是指当光照射到金属表面时，会使金属发射出电子。
金属中的自由电子受到光的能量激发，从而克服束缚力逸出金属表面。
这些被激发的电子被称为光电子，它们具有动能和电荷，可以被检测和测量。
2.光电吸收效应光电吸收效应是指当光照射到半导体材料上时，会使电子从价带跃迁到导带，产生电荷对。
这种效应可以形成电流或电压信号，从而实现对光信号的检测和测量。
二、光磁效应光磁效应是指当光照射到磁性材料上时，会改变其磁性质，从而实现对光信号的检测和测量。
光磁效应主要包括克尔效应、法拉第效应和泡纳尔效应。
1.克尔效应克尔效应是指当光照射到磁性材料上时，会使其磁性发生变化。
光照射可以改变材料的磁矩方向或大小，从而实现对光信号的检测和测量。
2.法拉第效应法拉第效应是指当光照射到导体上时，会在导体中产生感光电动势。
该电动势与光照强度成正比，并且与导体的材料、形状和温度有关。
3.泡纳尔效应泡纳尔效应是指当光照射到磁性材料上时，会使其产生热稳态，并在材料表面上形成热梯度。
这个热梯度会使磁性材料发生热漂移，从而形成感光磁场或感光电流。
光电式传感器的工作原理实质上是利用光与电磁场之间的相互作用来实现对光信号的检测和测量。
光电效应是光与物质相互作用的基础，光磁效应则是光与磁场相互作用的结果。
通过光电效应和光磁效应，光电式传感器可以将光信号转化为电信号，从而实现对光信号的感知、测量和控制。
这使得光电式传感器在工业、医疗、军事等领域具有广泛的应用前景。
光电式传感器课程设计
光电式传感器课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握光电式传感器的基本原理、结构和应用，能够运用光电式传感器解决实际问题。
1.掌握光电式传感器的工作原理。
2.了解光电式传感器的种类和结构。
3.熟悉光电式传感器的应用领域。
4.能够正确选用和安装光电式传感器。
5.能够进行光电式传感器的故障排查和维修。
6.能够利用光电式传感器进行简单的系统设计。
情感态度价值观目标：1.培养学生对光电技术的好奇心和探索精神。
2.使学生认识到光电式传感器在现代科技中的重要性。
3.培养学生对科技工作的热爱和敬业精神。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个方面：1.光电式传感器的基本原理：光的传播、光电效应、光的检测等。
2.光电式传感器的种类和结构：光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电晶体管等。
3.光电式传感器的应用：光电开关、光电编码器、光电传感器在自动化控制系统中的应用等。
4.光电式传感器的选用和安装：根据应用需求选择合适的光电式传感器，了解其安装方法和注意事项。
5.光电式传感器的故障排查和维修：掌握常见故障的排查方法，了解维修技巧。
三、教学方法为了达到课程目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解光电式传感器的基本原理、结构和应用，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：引导学生探讨光电式传感器在实际应用中的优势和局限，提高学生的思考能力。
3.案例分析法：分析具体的光电式传感器应用案例，让学生了解光电式传感器在实际工作中的作用。
4.实验法：学生进行光电式传感器的实验操作，培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光电式传感器教材，为学生提供系统、全面的知识学习。
2.参考书：提供相关的光电技术参考书籍，丰富学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作光电式传感器的PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性。
4.实验设备：准备光电式传感器实验所需的设备，如光电式传感器、实验板等，让学生能够亲自动手操作。
光电式传感器实验报告
一、实验目的1. 了解光电式传感器的工作原理及特点；2. 掌握光电式传感器的应用领域；3. 学习光电式传感器的测试方法；4. 通过实验验证光电式传感器的性能。
二、实验原理光电式传感器是利用光电效应将光信号转换为电信号的传感器。
它具有非接触、响应速度快、抗干扰能力强等特点，广泛应用于工业自动化、智能交通、医疗等领域。
光电式传感器的工作原理：当光线照射到光电元件上时，光电元件内部会发生光电效应，产生光电子，从而产生电流。
光电流的大小与光强成正比，通过测量光电流的大小，可以实现对光强的检测。
三、实验仪器与设备1. 光电式传感器：光电二极管、光电三极管、光电耦合器等；2. 光源：白炽灯、激光笔等；3. 测量电路：电流表、电阻、电源等；4. 数据采集与处理系统：电脑、数据采集卡、数据采集软件等。
四、实验内容及步骤1. 光电二极管特性测试（1）连接电路：将光电二极管、电阻、电流表连接成测试电路。
（2）调整光源：将光源照射到光电二极管上，调节电阻值，使电流表读数在1～10mA范围内。
（3）测试不同光照强度下的电流值：分别用白炽灯、激光笔照射光电二极管，记录电流表读数。
（4）绘制电流-光照强度曲线，分析光电二极管的特性。
2. 光电三极管特性测试（1）连接电路：将光电三极管、电阻、电流表连接成测试电路。
（2）调整光源：将光源照射到光电三极管上，调节电阻值，使电流表读数在1～10mA范围内。
（3）测试不同光照强度下的电流值：分别用白炽灯、激光笔照射光电三极管，记录电流表读数。
（4）绘制电流-光照强度曲线，分析光电三极管的特性。
3. 光电耦合器特性测试（1）连接电路：将光电耦合器、电阻、电流表连接成测试电路。
（2）调整光源：将光源照射到光电耦合器上，调节电阻值，使电流表读数在1～10mA范围内。
（3）测试不同光照强度下的电流值：分别用白炽灯、激光笔照射光电耦合器，记录电流表读数。
（4）绘制电流-光照强度曲线，分析光电耦合器的特性。
光电传感器工作原理及分类
光电传感器工作原理及分类
光电传感器是一种小型电子设备，各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件。
它主要是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。
光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。
光电传感器光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。
光电效应原理光电元件是光电传感器中最重要的组成部分，它的核心工作原理是不同类型的光电效应。
根据波粒二象性，光是由光速运动的光子所组成，当物体受到光线照射时，其内部的电子吸收了光子的能量后改变状态，自身的电性质也会发生改变，这样的现象称为光电效应。
根据电属性状态的不同变化，将光电效应分为以下三种：
1）外光电效应
在光线作用下使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。
基于外光电效应的光电元件有光电管，光电倍增管等
2）光电导效应
半导体内的电子吸收光子后不能跃出半导体，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象称为内光电效应。
内光电效应按其工作原理可分为光电导效应和光生伏特效应。
基于光电导效应的光电元件有光敏电阻，光敏晶体管等
3）光生伏特效应
在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。
基于光生伏特效应的光电元件有光电池和光敏二极管、三极管等。
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光电式传感器
光电式传感器的工作原理
光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器，其工作原理基于光电效应，通常由光源、光路、光电元件构成。
所谓光电效应，是指当光照射到某种物质时，该物质的导电特性发生变化的一种物理现象。
光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现的，一般情况下，它有三部分组成，可分为发送器、接收器和检测电路。
投光器发出的光束被物体阻断或部分反射，受光器最终做出判断，发射器发射光束一般来源于半导体的光源——发光二极管和激光二极管，光束不间断的发射或改变脉冲宽度，接收器有光电二极管或光电三极管组成，在接收器前面装有光学元件——透镜或光圈，在其后面检测电路，滤出有效信号和应用信号，实现控制。
光电式传感器的分类
光电式传感器按照光电效应可分为三类：（1）在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等;（2）在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，如光敏电阻、光敏晶体管等;（3）在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，如光电池等。
按光电式传感器信号形式可分为：模拟式光电传感器：位移式光电传感器；数字式光电传感器：转速传感器、光栅式传感器等。
通常，光电传感器还包括光纤传感器、固体图像传感器。
光电传感器的应用可归纳为四种基本形式：直射式（辐射式）、吸收式、遮光式、反射式。
光电式传感器的测量的物理量及范围
光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。
它可用于检测直接引起
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光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。
光电传感器的敏感波长在可见光（0．38～0．76um）附近，包括红外线（0．76～1000um）和紫外线波长（0．005～0．4um）。
光电传感器的优缺点
检测距离长。
在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段。
对检测物体的限制少。
由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不像接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。
响应时间短。
光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间。
分辨率高。
能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。
也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
可实现非接触的检测。
可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。
因此，传感器能长期使用。
可实现颜色判别。
通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。
利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。
光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境要求较高。
但随着薄膜工艺、平面工艺和大规模继承电路技术的发展，产品的成本大为降低。
由于计算机应用于测量系统和控制系统时，也必须由传感器提供准确可靠的信息，如果传感器的水平与计算机的水平不能相适应，那么电子计算机便不能充分发挥应有的作用。
如果传感器不能灵敏地感受被测量或不能把感受到的被测量精确地转换成信号。
其他仪表和装置精度再高也无意义。
近年来，新
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的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进步应用开创了新的一页。
光电式传感器的应用实例
应用一：外线热成像仪
工作原理：所有物体都会发出红外线能量，物体越热，其分子就愈加活跃，它所发出来的红外线能量也就越多。
红外线热成像仪就是利用这一现象，通过接收人体热红外线辐射能量，达到检测人的体表温度效果。
它将光学镜头、光电传感器、电子驱动组件、光学调变器、以及充电电池等主要组件。
它的光学镜头聚集来自人体的辐射红外线能量，并把该能量聚焦在探测器上，能量探测器将光信号转化为电信号，然后经电路进行放大、以热分布图显示出来。
人只需要望一下其镜头，检测人员不要一秒钟时间便可以检知该人的体温，如果发现有可疑对象，立即通知该旅客作体温的进一步检测。
该系统成像分辨率高、对比度好、响应时间快、非接触式体温检测。
应用二：光电池在光电检测和自动控制方面的应用
光电池作为光电探测使用时，其基本原理与光敏二极管相同，但它们的基本结构和制造工艺不完全相同。
由于光电池工作时不需要外加电压；光电转换效率高，光谱范围宽，频率特性好，噪声低等，它已广泛地用于光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等。
应用三：烟尘浊度监测仪。
防止工业烟尘污染是环保的重要任务之一。
为了消除工业烟尘污染，首先要知道烟尘排放量，因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。
烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。
如果烟道浊度增
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加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。
[1] 张洪润, 张亚凡.《传感器原理及应用》.清华大学出版社，2008.
[2] 杜向阳, 周渝斌．《机械工程测试技术基础》．清华大学出版社，2009.
[3] 金捷.机电检测技术.北京中国人民大学出版社，2001.
[4] 谢望．光电传感器技术的新发展及应用．天津工业大学机电学院，2005.
[5] 樊尚春．传感器技术新发展．世界电子元器件，2003．
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光电式传感器的技术指标及著名生产厂家
光电传感器的主要技术指标有：静态特性、动态特性、线性度、灵敏度和分辨率。
光电传感器主要参数：1、尺寸；2、传感模式；3、传感范围；4、安装方式；5、输出；6、工作模式；7、工作电压；8、光源；9、连接方式；10、封装材料。
特殊功能包括：1、可处理高速和/或高温；2、逻辑控制；3、可计算机编程；4、网络兼容性。
国内外比较著名的生产光电传感器厂家有：德国di-soric、美国MEAS、上海中沪电子、台湾KFPS、浙江华感电子等。
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传感器原理及应用大作业
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参考文献: [5] 樊尚春．传感器技术新发展．世界电子元器件，2003．
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[1] 张洪润, 张亚凡.《传感器原理及应用》.清华大学出版社，2008.
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[3] 金捷.机电检测技术.北京中国人民大学出版社，2001.
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[5] 樊尚春．传感器技术新发展．世界电子元器件，2003．
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中国电子网/。